專利名稱：對場景進行立體渲染的方法、圖形圖像處理裝置及設備、系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖形處理技術，特別是涉及一種對場景進行立體渲染的方法、圖形圖像處理裝置及設備、系統(tǒng)。
背景技術：
人眼的眼球在看一個物體的時候，首先會找到一個感興趣的點，從而兩個眼球會去匯聚(convergence)。然后眼球會變焦，把眼球的焦點調節(jié)到正好能夠使得物體能成像在焦點處，這時成的像是最清晰的。但是對于立體顯示器而言，人眼的眼球永遠是盯著立體顯示器的屏幕觀看的，只是由于左右眼看到的圖像不同，形成視差，從而產生了立體感。在觀看立體顯示器時造成疲勞的一個很大的原因就是焦點跟匯聚點的不匹配，不匹配的程度越大，疲勞感越強。以圖Ia為例，圖中的兩個黑點表示人的兩只眼球，空心的 “十”字表示物體。當人眼想看屏幕里邊(凹進)的一個物體時，本應該調節(jié)使得眼球變焦， 直到兩只眼球的焦點(focus)與該物體(匯聚點)匹配上，此時的視差(即兩個光軸與屏幕的交點之間的距離)為d。但是，現(xiàn)在由于人眼盯著屏幕，兩只眼球的焦點落在屏幕上，而匯聚點不變，視差為0。所以，|d-0|可以作為衡量這種不匹配的一個值。圖Ib表示了人眼想看屏幕外邊(凸出)的物體時形成視差d的情形。在2D技術中的渲染只需要用一個相機進行渲染，在3D技術如三維游戲中對場景進行立體渲染以用于立體顯示時，需要得到兩幅帶有視差的視圖，所以需要使用第一相機和第二相機(文中的相機均指立體渲染時使用的虛擬相機，也可稱為左相機和右相機)。請參照圖2，將2D環(huán)境下的單個相機分別向左偏移Lsep/2和向右偏移Lsep/2得到第一相機和第二相機。α是相機的開角，Lsep是第一相機和第二相機的間距，Ζ。。η是第一相機和第二相機的零視差面深度，即第一相機和第二相機的匯聚點與第一相機和第二相機間連線之間的距離，Lsep和Ζ。。η定下來后，相機的光軸與第一相機和第二相機之間連線所成的角度β也就確定了。對場景進行立體渲染以用于立體顯示時，Lsep和Ζ。。η對立體顯示效果非常重要，Ζ_ 決定了場景的哪些部分會顯示在屏幕外面(凸出)，哪些部分會顯示在屏幕里面(凹進)， Lsep也與場景中物體凹進、凸出的程度有關。所以這兩個參數(shù)直接決定了立體顯示的場景的真實感和舒適感?，F(xiàn)有技術對場景進行立體渲染時，大部分都是固定L_，而將τ·設在場景中間，這樣只能保證出現(xiàn)立體效果，但不能給觀看者帶來盡可能真實的立體效果。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種對場景進行立體渲染的方法，該方法使得立體渲染后的圖形具有更好的立體顯示效果。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種對場景進行立體渲染的方法，包括計算出待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)及待渲染場景的場景規(guī)模參數(shù)；根據(jù)所述待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)及場景規(guī)模參數(shù)，確定第一相機和第二相機的零視差面深度；基于確定的所述零視差面深度，使用所述第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染。較佳地，所述待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)包括待渲染場景的最小深度、平均深度和最大深度，所述平均深度等于所述待渲染場景中所有像素點的深度的平均值。所述待渲染場景的場景規(guī)模參數(shù)包括所述最大深度減去最小深度得到的深度差。較佳地，所述根據(jù)所述待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)及場景規(guī)模參數(shù)，確定第一相機和第二相機的零視差面深度，包括根據(jù)所述最小深度、平均深度和最大深度的加權運算結果確定所述零視差面深度；其中，在各自的權值邊界之內，所述最小深度的權值隨所述最小深度和深度差的增大而增大，所述平均深度和最大深度的權值隨所述最小深度和深度差的增大而減小或保持不變。較佳地，所述最小深度、平均深度和最大深度的加權運算結果是對所述最小深度、平均深度和最大深度進行加權平均運算得到的結果，各深度參數(shù)的權值均大于等于0且小于等于 1，且各深度參數(shù)的權值之和等于1。較佳地，所述最大深度的權值為零，所述最小深度的權值根據(jù)所述最小深度和深度差的加權和及相應的權值邊界得到，所述加權和在所述權值邊界之內時，所述最小深度的權值等于所述加權和；所述加權和超過所述權值邊界的上邊界或下邊界時，所述最小深度的權值等于所述上邊界或下邊界。較佳地，所述最小深度的權值根據(jù)所述最小深度和深度差的加權和及相應的權值邊界得到，其中，所述最小深度的權值和所述深度差的權值之和的倒數(shù)等于遠裁剪面和近裁剪面之間的深度差的絕對值，所述相應的權值邊界中的上邊界小于1。較佳地，使用所述第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染之前，按以下方式確定進行渲染時所述第一相機和第二相機之間的第一間距基于確定的零視差面深度，計算出所述待渲染場景中具有所述最大深度的像素點在第一視圖和第二視圖的視差等于允許的最大正視差時，所述第一相機和第二相機之間的第二間距；基于確定的零視差面深度，計算出所述待渲染場景中具有所述最小深度的像素點在第一視圖和第二視圖的視差等于允許的最大負視差時，所述第一相機和第二相機之間的第三間距；
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將所述第二間距和第三間距中較小的一個確定為所述第一間距。本發(fā)明要解決的另一技術問題是提供一種圖形圖像處理裝置，該圖形圖像處理裝置對場景進行立體渲染后得到的圖形具有更好的立體顯示效果。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種圖形圖像處理裝置，其特征在于，包括場景分析模塊，用于計算出待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)及待渲染場景的場景規(guī)模參數(shù)；參數(shù)確定模塊，又包括深度確定子模塊，用于根據(jù)所述待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)及場景規(guī)模參數(shù)，確定第一相機和第二相機的零視差面深度；立體渲染模塊，用于基于確定的所述零視差面深度，使用所述第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染。較佳地，所述場景分析模塊包括統(tǒng)計子模塊，用于計算出待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)，所述深度參數(shù)包括待渲染場景的最小深度、平均深度和最大深度，所述平均深度等于所述待渲染場景中所有像素點的深度的平均值；計算子模塊，用于計算出待渲染場景的場景規(guī)模參數(shù)，所述場景規(guī)模參數(shù)包括所述最大深度減去最小深度得到的深度差。較佳地，所述深度確定子模塊是根據(jù)所述最小深度、平均深度和最大深度的加權運算結果確定所述零視差面深度；其中，在各自的權值邊界之內，所述最小深度的權值隨所述最小深度和深度差的增大而增大，所述平均深度和最大深度的權值隨所述最小深度和深度差的增大而減小或保持不變。較佳地，所述深度確定子模塊是根據(jù)對所述最小深度、平均深度和最大深度進行加權平均運算得到的結果確定所述零視差面深度，各深度參數(shù)的權值均大于等于0且小于等于1，且各深度參數(shù)的權值之和等于1。較佳地，所述深度確定子模塊根據(jù)對所述最小深度、平均深度和最大深度進行加權平均運算得到的結果確定所述零視差面深度時，將所述最大深度的權值設為零，根據(jù)所述最小深度和深度差的加權和及相應的權值邊界得到所述最小深度的權值，所述加權和在所述權值邊界之內時，所述最小深度的權值等于所述加權和；所述加權和超過所述權值邊界的上邊界或下邊界時，所述最小深度的權值等于所述上邊界或下邊界。較佳地，所述深度確定子模塊根據(jù)所述最小深度和深度差的加權和及相應的權值邊界得到所述最小深度的權值，其中，所述最小深度的權值和所述深度差的權值之和的倒數(shù)等于遠裁剪面和近裁剪面之間的深度差的絕對值。較佳地，所述圖形圖像處理裝置基于中央處理器(CPU)、協(xié)處理器(GPU)、可編程邏輯器件 (FPGA)和專用集成電路(ASIC)中的一種或多種實現(xiàn)。
較佳地，所述參數(shù)確定模塊還包括間距確定子模塊，用于確定進行渲染時所述第一相機和第二相機之間的第一間距；所述參數(shù)確定模塊又包括第一間距運算單元，用于基于確定的零視差面深度，計算出所述待渲染場景中具有所述最大深度的像素點在第一視圖和第二視圖的視差等于設定的最大正視差時，所述第一相機和第二相機之間的第二間距；第二間距運算單元，用于基于確定的零視差面深度，計算出所述待渲染場景中具有所述最小深度的像素點在第一視圖和第二視圖的視差等于設定的最大負視差時，所述第一相機和第二相機之間的第三間距；判決單元，用于將所述第二間距和第三間距中較小的一個確定為所述第一間距。上述方法和圖形圖像處理裝置在對場景進行立體渲染時，根據(jù)場景規(guī)模和場景與相機間距離的特點自適應地計算出第一相機和第二相機的零視差面深度，使得立體渲染后的圖形可以給觀看者帶來更真實的立體效果。此外，還可以通過對第一相機和第二相機的間距的限制，保證觀看者的舒適感，取得盡可能好的立體效果。上述方案可以應用于如三維游戲、三維動畫和三維電影等需要對場景進行立體渲染和顯示的場合。本發(fā)明要解決的又一技術問題是提供一種移動終端，該移動終端對場景進行立體渲染后得到的圖形具有更好的立體顯示效果。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種移動終端，包括立體顯示器，其特征在于， 還包括如本發(fā)明提供的圖形圖像處理裝置，所述圖形圖像處理裝置使用第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染后，將渲染得到的兩幅圖形傳送到所述立體顯示器進行顯不。因為采用了上述圖形圖像處理裝置，該移動終端對場景進行立體渲染后得到的圖形具有更好的立體顯示效果。本發(fā)明要解決的又一技術問題是提供一種計算機系統(tǒng)，該計算機系統(tǒng)對場景進行立體渲染后得到的圖形具有更好的立體顯示效果。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種計算機系統(tǒng)，包括圖形存儲裝置、圖形圖像處理裝置和立體顯示裝置，其特征在于所述圖形存儲裝置，用于保存待渲染場景的圖像數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，其中，所述屬性數(shù)據(jù)包括所述待渲染場景中各像素點的深度；所述圖形圖像處理裝置，采用本發(fā)明提供的圖形圖像處理裝置，其中，所述待渲染場景中各像素點的深度從所述圖形存儲裝置中讀取，且在使用第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染后，將渲染得到的兩幅圖形傳送到所述立體顯示裝置；所述立體顯示裝置，用于基于所述兩幅圖形對所述待渲染場景進行立體顯示。因為采用了上述圖形圖像處理裝置，該計算機系統(tǒng)對場景進行立體渲染后得到的圖形具有更好的立體顯示效果。本發(fā)明要解決的又一技術問題是提供一種圖像獲取設備，該圖像獲取設備對場景進行立體渲染后得到的圖形具有更好的立體顯示效果。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種圖像獲取設備，包括圖像獲取裝置和圖像顯示設備，其特征在于，還包括本發(fā)明提供的圖形圖像處理裝置，所述圖形圖像處理裝置計算所使用的所述待渲染場景中各像素點的深度從所述圖像獲取裝置得到，在使用第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染后，將渲染得到的兩幅圖形傳送到所述圖像顯示設備。較佳地，所述圖像獲取設備可以為立體照相機或者立體攝影機。因為采用了上述圖形圖像處理裝置，該圖像獲取設備對場景進行立體渲染后得到的圖形具有更好的立體顯示效果。


圖Ia和圖Ib分別是人眼觀看屏幕里邊(凹進)和屏幕外邊(凸出)的物體的示意圖；圖2是使用第一相機和第二相機對場景進行渲染時相關參數(shù)的示意圖；圖3a和圖北分別是近距離渲染小場景和遠距離渲染大場景時得到的示例性的立體顯示圖像；圖4是本發(fā)明第一實施例對場景進行立體渲染的方法的流程圖；圖5是使用單相機對場景進行渲染的示意圖；圖6是最小深度的權值與場景規(guī)模參數(shù)Zs、相機與場景間的最小距離Zmin的關系的示意圖；圖7是本發(fā)明第一實施例圖形圖像處理裝置的模塊圖；圖和圖8b分別是待渲染場景中具有最大深度和最小深度的像素點在第一視圖和第二視圖上的視差的示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。第一實施例本實施例對多個物體組成的場景進行立體渲染時，根據(jù)場景規(guī)模和相機與場景間的距離的特點，對第一相機和第二相機的零視差面深度進行調整，可以取得理想的立體顯示效果。人們在近距離觀察小場景時，會將注意力放在某個物體上，希望看到更多細節(jié)，所以在立體顯示時，如果讓場景中的物體凸出的多一些，會顯得更真實。如圖3a的示例，近距離觀察少數(shù)幾個物體組成的小場景時，此時希望前面的物體凸出更多一些。而人們在遠距離觀察大場景時，會想更多地得到全景的感受，所以在立體顯示時如果讓場景中的物體凹進的多一些，可以帶來更強的立體縱深感。遠距離觀察很多物體組成的大場景時，如圖北的示例，因為場景規(guī)模很大，為了得到一種縱深感，可以讓場景中的物體凹進的多一些，同時也可以避免場景被顯示器切邊的影響。為此，可以先計算出待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)以及場景規(guī)模參數(shù)；然后，根據(jù)所述與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)以及場景規(guī)模參數(shù)確定第一相機和第二相機的零視差面深度；最后，基于所述零視差面深度，使用第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染。對場景進行立體渲染之前，可以使用單相機對3D場景進行繪制，得到待渲染場景。圖5示出了普通的使用單相機對3D場景進行繪制的示意圖。圖中的ABCD所在平面為遠裁剪面(Back clipping plane), A，B，C，D，所在平面為近裁剪面(Front clipping plane)。只有在近裁剪面和遠裁剪面之間的場景中的像素點才可能被投影到EFGH所在的投影平面(View plane)，這兩個面之外的部分都會被裁掉。投影到投影平面的各像素點構成了待渲染的場景。文中，近裁剪面和遠裁剪面之間的距離表示為4- ，其中&為遠裁剪面的深度，Zn為近裁剪面的深度。Zf，4在某一應用中可以取為常數(shù)。本實施例對場景進行立體渲染的方法如圖4所示，包括步驟110，根據(jù)待渲染場景中各像素點的深度，確定待渲染場景的最小深度Zmin、平均深度Zavg和最大深度Zmax，并計算深度差\ = Zmax-Zmin ；待渲染場景中各像素點的深度即這些像素點所在的橫斷面與第一相機和第二相機所在橫斷面之間的距離。其中，Zmin為待渲染場景中與相機距離最近的像素點的深度；Zavg 為待渲染場景中所有像素點的深度的平均值；Zmax為待渲染場景中與相機距離最遠的像素點的深度。Zmin、ZOTg* Zmax均是與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)，其中，Zmin在文中也稱為相機與場景間的最小距離，用于表示觀察待渲染場景的距離的特點。4作為場景規(guī)模參數(shù)，用于表示待渲染場景的場景規(guī)模的特點。上述像素點的深度的數(shù)據(jù)可以從相應的存儲裝置如緩存中獲取。步驟120，根據(jù)最小深度Zmin、平均深度Zavg和最大深度Zmax的加權運算結果確定第一相機和第二相機的零視差面深度4。n，其中，在各自的權值邊界之內，Zfflin的權值隨Zmin和 Zs增大而增大，Zavg和Zmax的權值隨Zmin和\增大而減小或保持不變；需要說明的是，根據(jù)Zmin、Zavg和Zmax的加權運算結果確定時，Z。。n可以根據(jù)相應的運算公式計算得到；z。。n也可以根據(jù)計算出的Zmin、Zavg和Zmax查找預先根據(jù)加權運算保存的結果如包含與zmin、zavg和Zmax的對應關系的表而得到；z。。n也可以結合上述計算和查表兩種方式得到。上述Zmin和\增大包括Zmin和\同時增大，及Zmin和\中一個增大一個不變的情況。在相應的權值邊界之內，Zmin的權值隨Zmin和rLs增大而增大時，可以是只要Zmin和 Zs增大，Zfflin的權值即增大；也可以是在Zmin和\增大一定數(shù)值后，Zfflin的權值再增大。即 Zfflin的權值可以連續(xù)取值，也可以取離散值。上述加權運算可以采用加權平均運算，即，零視差面深度con可以根據(jù)下式計算Zcon = Zfflin · α +Zavg · β +Zfflax · Y 式(1)其中，α為Zmin的權值，β為Zavg的權值，Y為Zmax的權值，因為是加權平均運算， 因此各權值滿足α+β+ γ = 1,0^ α ^ 1,0^ β ^ 1,0^ y ^ I0根據(jù)上述權值變化的約束條件，本實施例中，α，β，Y還滿足α隨Zmin和&增大而增大，且在α增大時， β，Y同時減小或者一個不變一個減小。權值Υ可以為固定值也可以根據(jù)確定，不限定于某種特定的方式。在一個示例中，取 = 0，則式⑴可以表示為
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Zcon = Zfflin. α+Zavg- (l-α) 式 Q)此時，0 彡 α < 1，β = l-α。步驟130，基于確定的零視差面深度Ζ。。η，使用第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染。本步驟中，最小深度Zmin的權值α可以根據(jù)Zmin和\的加權和及權值α的邊界確定，具體可以采用以下方式令
k ^ 1-k ^OC = —^'Zs + ^^.丨匪式⑶其中，&為對場景渲染時的遠裁剪面的深度，Zn為對場景渲染時的近裁剪面的深度，k為預設的系數(shù)，0 < k< 1。k可以采用經(jīng)驗值，代表了 d和s的權重。如圖6所示，根據(jù)場景規(guī)模和相機與場景間距離的特點，大致可以分為近距離渲染小場景(如室內場景)、遠距離渲染小場景、近距離渲染大場景(如室外場景)及遠距離渲染大場景等情況。其中，Zmin和&都小的時候，屬于近距離渲染小場景的情況，
都大的時候，屬于遠距離渲染大場景的情況。根據(jù)本實施例的方法，在Zmin和\都小的時候，Zmin的權值α比較小，計算出的第一相機和第二相機的零視差面深度相對較大，場景中就有較多的部分位于零視差面之前，這樣完成立體渲染進行立體顯示時，場景中的物體就會凸出的多一些，符合人們近距離觀察小場景時想看到更多細節(jié)的習慣。而Zmil^n &都大的時候，Zmin的權值α比較大，計算出的第一相機和第二相機的零視差面深度4。η相對小一些，場景中就有較多的部分位于零視差面之后，這樣完成立體渲染進行立體顯示時，場景中的物體就會凹進的多一些，符合人們遠距離觀察大場景想更多地得到全景感受的習慣。因此，采用本實施例方法對場景進行立體渲染的方法可以給觀察者帶來更真實的立體效果。相應地，本實施例還提供了一種圖形圖像處理裝置，該圖形圖像處理裝置可以基于中央處理器(CPU)、協(xié)處理器(GPU)、可編程邏輯器件(FPGA)和專用集成電路(ASIC)中的一種或多種實現(xiàn)?？梢允荂PU、GPU運行相應的軟件來實現(xiàn)，也可以基于FPGA、ASIC等邏輯電路中的硬件邏輯來實現(xiàn)，或者部分基于硬件邏輯電路，部分基于軟件來實現(xiàn)。如圖7所示(圖中以虛線示出了第二實施例的間距確定子模塊202)，本實施例的圖形圖像處理裝置包括場景分析模塊10、參數(shù)確定模塊20和立體渲染模塊30，其中所述場景分析模塊10，用于計算出待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)及待渲染場景的場景規(guī)模參數(shù)。該場景分析模塊10又包括統(tǒng)計子模塊101，用于計算出待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)， 所述深度參數(shù)包括待渲染場景的最小深度、平均深度和最大深度，所述平均深度等于所述待渲染場景中所有像素點的深度的平均值；計算子模塊102，用于計算出待渲染場景的場景規(guī)模參數(shù)，所述場景規(guī)模參數(shù)包括所述最大深度減去最小深度得到的深度差。所述參數(shù)確定模塊20，又包括深度確定子模塊201，用于根據(jù)所述待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)及場景規(guī)模參數(shù)，確定第一相機和第二相機的零視差面深度。在本實施例中，是根據(jù)所述最小深度、平均深度和最大深度的加權運算結果確定所述零視差面深度；其中，在各自的權值邊界之內，所述最小深度的權值隨所述最小深度和深度差的增大而增大，所述平均深度和最大深度的權值隨所述最小深度和深度差的增大而減小或保持不變。上述加權運算可以為加權平均運算，各深度參數(shù)的權值均大于等于0且小于等于1，且各深度參數(shù)的權值之和等于1。在一個示例中，深度確定子模塊將所述最大深度的權值設為零，根據(jù)所述最小深度和深度差的加權和及相應的權值邊界得到所述最小深度的權值，所述加權和在所述權值邊界之內時，所述最小深度的權值等于所述加權和；所述加權和超過所述權值邊界的上邊界或下邊界時，所述最小深度的權值等于所述上邊界或下邊界。其中，所述最小深度的權值和所述深度差的權值之和的倒數(shù)可以等于遠裁剪面和近裁剪面之間的深度差的絕對值。所述立體渲染模塊30，用于基于確定的所述零視差面深度，使用所述第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染。上述圖形圖像處理裝置可以應用于具有立體顯示器的設備中，如手機、電腦、電視
絕絕由
寸寸T。相應地，本實施例還提供了一種移動終端，包括立體顯示器，還包括本實施例的圖形圖像處理裝置，該圖形圖像處理裝置使用第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染后，將渲染得到的兩幅圖形傳送到所述立體顯示器進行顯示。相應地，本實施例又提供了一種計算機系統(tǒng)，包括圖形存儲裝置、圖形圖像處理裝置和立體顯示裝置，其中所述圖形存儲裝置，用于保存待渲染場景的圖像數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，其中，所述屬性數(shù)據(jù)包括所述待渲染場景中各像素點的深度；所述圖形圖像處理裝置，采用本實施例的圖形圖像處理裝置，其中，所述待渲染場景中各像素點的深度從所述圖形存儲裝置中讀取，且在使用第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染后，將渲染得到的兩幅圖形傳送到所述立體顯示裝置；所述立體顯示裝置，用于基于所述兩幅圖形對所述待渲染場景進行立體顯示。相應地，本實施例再提供了一種圖像獲取設備，包括圖像獲取裝置和圖像顯示設備，還包括本實施例的圖形圖像處理裝置，所述圖形圖像處理裝置計算所使用的所述待渲染場景中各像素點的深度從所述圖像獲取裝置得到，在使用第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染后，將渲染得到的兩幅圖形傳送到所述圖像顯示設備。所述圖像獲取設備可以為立體照相機或者立體攝影機。第二實施例第一實施例中，進行渲染時第一相機和第二相機之間的間距Lsep可以按現(xiàn)有技術的方式處理。本實施例則在第一實施例的基礎上，采用了下文所述的確定間距Lsep的方法。人眼的間距一般是65mm左右，因此物體在第一視圖和第二視圖的正負視差不能過大，否則會帶來眼睛的疲勞感。物體在第一視圖和第二視圖的正負視差與第一相機和第二相機的間距、零視差面深度和物體的深度相關，通過預先設置允許的最大正負視差對第一相機和第二相機的間距進行限制。請參照圖8a，示出了待渲染場景中具有最大深度的像素點在第一視圖和第二視圖的視差D1, D1 > 0，渲染時第一相機和第二相機的零視差面對應于顯示屏幕。由圖可知 L
權利要求
1.一種對場景進行立體渲染的方法，包括計算出待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)及待渲染場景的場景規(guī)模參數(shù)；根據(jù)所述待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)及場景規(guī)模參數(shù)，確定第一相機和第二相機的零視差面深度；基于確定的所述零視差面深度，使用所述第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)包括待渲染場景的最小深度、 平均深度和最大深度，所述平均深度等于所述待渲染場景中所有像素點的深度的平均值；所述待渲染場景的場景規(guī)模參數(shù)包括所述最大深度減去最小深度得到的深度差。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于所述根據(jù)所述待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)及場景規(guī)模參數(shù)，確定第一相機和第二相機的零視差面深度，包括根據(jù)所述最小深度、平均深度和最大深度的加權運算結果確定所述零視差面深度；其中，在各自的權值邊界之內，所述最小深度的權值隨所述最小深度和深度差的增大而增大， 所述平均深度和最大深度的權值隨所述最小深度和深度差的增大而減小或保持不變。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于所述最小深度、平均深度和最大深度的加權運算結果是對所述最小深度、平均深度和最大深度進行加權平均運算得到的結果，各深度參數(shù)的權值均大于等于0且小于等于1，且各深度參數(shù)的權值之和等于1。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于所述最大深度的權值為零，所述最小深度的權值根據(jù)所述最小深度和深度差的加權和及相應的權值邊界得到，所述加權和在所述權值邊界之內時，所述最小深度的權值等于所述加權和；所述加權和超過所述權值邊界的上邊界或下邊界時，所述最小深度的權值等于所述上邊界或下邊界。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于所述最小深度的權值根據(jù)所述最小深度和深度差的加權和及相應的權值邊界得到，其中，所述最小深度的權值和所述深度差的權值之和的倒數(shù)等于遠裁剪面和近裁剪面之間的深度差的絕對值，所述相應的權值邊界中的上邊界小于1。
7.如權利要求1至6中任一權利要求所述的方法，其特征在于使用所述第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染之前，按以下方式確定進行渲染時所述第一相機和第二相機之間的第一間距基于確定的零視差面深度，計算出所述待渲染場景中具有所述最大深度的像素點在第一視圖和第二視圖的視差等于允許的最大正視差時，所述第一相機和第二相機之間的第二間距；基于確定的零視差面深度，計算出所述待渲染場景中具有所述最小深度的像素點在第一視圖和第二視圖的視差等于允許的最大負視差時，所述第一相機和第二相機之間的第三間距；將所述第二間距和第三間距中較小的一個確定為所述第一間距。
8.一種圖形圖像處理裝置，其特征在于，包括場景分析模塊，用于計算出待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)及待渲染場景的場景規(guī)模參數(shù)；參數(shù)確定模塊，又包括深度確定子模塊，用于根據(jù)所述待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)及場景規(guī)模參數(shù)，確定第一相機和第二相機的零視差面深度；立體渲染模塊，用于基于確定的所述零視差面深度，使用所述第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染。
9.如權利要求8所述的圖形圖像處理裝置，其特征在于所述場景分析模塊包括統(tǒng)計子模塊，用于計算出待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)，所述深度參數(shù)包括待渲染場景的最小深度、平均深度和最大深度，所述平均深度等于所述待渲染場景中所有像素點的深度的平均值；計算子模塊，用于計算出待渲染場景的場景規(guī)模參數(shù)，所述場景規(guī)模參數(shù)包括所述最大深度減去最小深度得到的深度差。
10.如權利要求9所述的圖形圖像處理裝置，其特征在于所述深度確定子模塊是根據(jù)所述最小深度、平均深度和最大深度的加權運算結果確定所述零視差面深度；其中，在各自的權值邊界之內，所述最小深度的權值隨所述最小深度和深度差的增大而增大，所述平均深度和最大深度的權值隨所述最小深度和深度差的增大而減小或保持不變。
11.如權利要求10所述的圖形圖像處理裝置，其特征在于所述深度確定子模塊是根據(jù)對所述最小深度、平均深度和最大深度進行加權平均運算得到的結果確定所述零視差面深度，各深度參數(shù)的權值均大于等于0且小于等于1，且各深度參數(shù)的權值之和等于1。
12.如權利要求11所述的圖形圖像處理裝置，其特征在于所述深度確定子模塊根據(jù)對所述最小深度、平均深度和最大深度進行加權平均運算得到的結果確定所述零視差面深度時，將所述最大深度的權值設為零，根據(jù)所述最小深度和深度差的加權和及相應的權值邊界得到所述最小深度的權值，所述加權和在所述權值邊界之內時，所述最小深度的權值等于所述加權和；所述加權和超過所述權值邊界的上邊界或下邊界時，所述最小深度的權值等于所述上邊界或下邊界。
13.如權利要求12所述的圖形圖像處理裝置，其特征在于所述深度確定子模塊根據(jù)所述最小深度和深度差的加權和及相應的權值邊界得到所述最小深度的權值，其中，所述最小深度的權值和所述深度差的權值之和的倒數(shù)等于遠裁剪面和近裁剪面之間的深度差的絕對值。
14.如權利要求8所述的圖形圖像處理裝置，其特征在于所述圖形圖像處理裝置基于中央處理器(CPU)、協(xié)處理器(GPU)、可編程邏輯器件 (FPGA)和專用集成電路(ASIC)中的一種或多種實現(xiàn)。
15.如權利要求8所述的圖形圖像處理裝置，其特征在于所述參數(shù)確定模塊還包括間距確定子模塊，用于確定進行渲染時所述第一相機和第二相機之間的第一間距；所述參數(shù)確定模塊又包括第一間距運算單元，用于基于確定的零視差面深度，計算出所述待渲染場景中具有所述最大深度的像素點在第一視圖和第二視圖的視差等于設定的最大正視差時，所述第一相機和第二相機之間的第二間距；第二間距運算單元，用于基于確定的零視差面深度，計算出所述待渲染場景中具有所述最小深度的像素點在第一視圖和第二視圖的視差等于設定的最大負視差時，所述第一相機和第二相機之間的第三間距；判決單元，用于將所述第二間距和第三間距中較小的一個確定為所述第一間距。
16.一種移動終端，包括立體顯示器，其特征在于，還包括如權利要求8至15中任一權利要求所述的圖形圖像處理裝置，所述圖形圖像處理裝置使用第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染后，將渲染得到的兩幅圖形傳送到所述立體顯示器進行顯示。
17.一種計算機系統(tǒng)，包括圖形存儲裝置、圖形圖像處理裝置和立體顯示裝置，其特征在于所述圖形存儲裝置，用于保存待渲染場景的圖像數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，其中，所述屬性數(shù)據(jù)包括所述待渲染場景中各像素點的深度；所述圖形圖像處理裝置，采用如權利要求8至15中任一權利要求所述的圖形圖像處理裝置，其中，所述待渲染場景中各像素點的深度從所述圖形存儲裝置中讀取，且在使用第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染后，將渲染得到的兩幅圖形傳送到所述立體顯示裝置；所述立體顯示裝置，用于基于所述兩幅圖形對所述待渲染場景進行立體顯示。
18.一種圖像獲取設備，包括圖像獲取裝置和圖像顯示設備，其特征在于，還包括如權利要求8至15中任一權利要求所述的圖形圖像處理裝置，所述圖形圖像處理裝置計算所使用的所述待渲染場景中各像素點的深度從所述圖像獲取裝置得到，在使用第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染后，將渲染得到的兩幅圖形傳送到所述圖像顯示設備。
19.如權利要求18所述的圖像獲取設備，其特征在于，所述圖像獲取設備為立體照相機或者立體攝影機。
全文摘要
一種對場景進行立體渲染的方法、圖形圖像處理裝置及相應的設備、系統(tǒng)，該方法包括計算出待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)及待渲染場景的場景規(guī)模參數(shù)；根據(jù)所述待渲染場景的與場景和相機間距離相關的深度參數(shù)及場景規(guī)模參數(shù)，確定第一相機和第二相機的零視差面深度；再基于確定的所述零視差面深度，使用所述第一相機和第二相機對所述待渲染場景分別進行渲染。相應地，所述圖形圖像處理裝置包括場景分析模塊，參數(shù)確定模塊和立體渲染模塊，所述圖形圖像處理裝置可以用于移動終端、計算機系統(tǒng)和圖像獲取設備中。本發(fā)明可以使得立體渲染后的圖形具有更好的立體顯示效果。
文檔編號G06T15/00GK102157012SQ201110070830
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權日2011年3月23日
發(fā)明者徐振華 申請人:深圳超多維光電子有限公司